JP2011130259A - 画像処理装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多階調画像の一部がディザマトリックスと干渉して予期しない疑似階調画像が得られるのを防止する。
【解決手段】特定パターン検出部Ｓ２ａで、多階調画像１００Ｔに含まれる、画素値が、ディザマトリックス１０１の要素周期を持ち且つ取り得る値の最小値と最大値のみのパターンを含まない領域を検出し、特定パターン平滑化部Ｓ２ｂで、該領域の画素値を該領域の平均値で置換した後に、多階調画像１００Ｔを疑似階調に変換する。
【選択図】図２

Description

本発明は、多階調画像をディザ法（ハーフトーンスクリーン法）で疑似階調画像に変換する画像処理装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。

多階調画像を画像形成装置で印刷する場合、通常、多階調画像がディザ法で擬似階調画像に変換される。この際、多階調画像は、ディザマトリックスと同一サイズのブロックに分割され、各ブロックが、ディザマトリックスを用いて擬似階調画像に変換される。

例えば図８（Ａ）に示すように、４×４画素の多階調画像ブロック１００をディザマトリックス１０１で擬似階調画像ブロック１０４に変換する場合、多階調画像ブロック１００の各要素をディザマトリックス１０１の対応する要素と加算して加算画像１０２を取得し、各要素を閾値「１５」と比較し、閾値以上であれば‘１’（白）、そうでなければ‘０’（黒）とすることにより、擬似階調画像ブロック１０４を生成する。

ディザマトリックス１０１としては、通常、ベイヤー型パターンが用いられ、０〜７の低い値の組と、８〜１４の高い値の組とが、画素数３の周期を持っている。この周期を持つディザマトリックス１０１に対し、多階調画像ブロック１００が同様に周期を持っていると、両パターンが干渉して、モアレが生ずる。

下記特許文献１では、モアレ防止のために、互いに周期の異なる複数のディザマトリックスを備えておき、多階調画像の周期に最も近い周期のディザマトリックスを選択的に用いる構成が開示されている。

特開２００４−２００７４６号公報

しかしながら、両パターンの周期が同一である場合、多階調画像の階調値が同一であっても、両パターンの位相が一致するときと、位相が１８０°異なるときとで、変換後の疑似階調画像の擬似階調値が大きく異なる。

例えば図８（Ｂ）に示すように、ディザマトリックス１０１と周期及び位相が同一の、平均２５％グレイの多階調画像ブロック１００Ａの場合、加算画像１０２Ａが得られ、平均５０％グレイとなる。これに対し、図８（Ｃ）に示すように、ディザマトリックス１０１と周期が同一で位相が１８０°異なる、平均２５％グレイの多階調画像ブロック１００Ｂの場合、加算画像１０２Ｂが得られ、１００％ホワイトになる。

すなわち、このような領域では、多階調画像の模様が全く消失した印刷画像が得られたり、濃度が２倍の印刷画像が得られたりして、予期しない結果となる。ディザマトリックスのサイズが４ｘ４画素より大きくて、多階調画像の周期がディザマトリックスのそれより小さい場合も、同様な問題が生ずる。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、多階調画像の一部がディザマトリックスと干渉して予期しない結果が得られるのを防止することが可能な画像処理装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の第１態様では、多階調画像をディザ法で疑似階調画像に変換する画像処理装置において、この変換の前に該多階調画像を処理する前処理部を有し、該前処理部は、
該多階調画像に含まれる、画素値の分布が、該ディザ法で用いられるディザマトリックスの要素周期以下の周期を持ち且つ該ディザマトリックスと干渉することが予測される領域（例えば、取り得る値の最小値と最大値のみでない領域）を、検出する特定パターン検出部と
該領域の画素値を該領域の平均値で置換する特定パターン平滑化部とを有する。

本発明による画像処理装置の第２態様では、第１態様において、該ディザマトリックスの周期以下の周期は、３画素である。

本発明による画像処理装置の第３態様では、第２態様において、該領域は、該多階調画像の標本点の座標（ｘ，ｙ）における画素値をｃ（ｘ、ｙ）と表記し、画素値が取り得る範囲の最大値と最小値の差をｃmaxと表記したとき、条件式
ｃ（ｘ，ｙ）＝ｃ（ｘ−２，ｙ）
ｃ（ｘ，ｙ）≠ｃ（ｘ−１，ｙ）
｜ｃ（ｘ，ｙ）−ｃ（ｘ−１，ｙ）｜≠ｃmax
を全て満たす座標（ｘ−ｄ，ｙ）から座標（ｘ，ｙ）までの線領域の論理和の領域に等しい。

本発明による画像処理装置及び画像形成装置の第４態様では、第１態様において、該平均値は、該領域内の互いに隣り合う２画素の平均値である。

本発明による画像処理装置及び画像形成装置の第５態様では、第１乃至４態様のいずれか１つにおいて、該特定パターン検出部による処理の前に、第１多値画像としての該多値画像を、より低い階調度の第２多値画像に変換する再量子化部をさらに有し、
該特定パターン検出部及び該特定パターン平滑化部はそれぞれ、該第２多値画像及び該第１多値画像に対して処理を行う。

上記第１態様の構成によれば、特定パターン検出部で、多階調画像に含まれる、画素値の分布が、該ディザ法で用いられるディザマトリックスの要素周期以下の周期を持ち且つ該ディザマトリックスと干渉することが予測される領域を、検出し、特定パターン平滑化部で、該領域の画素値を該領域の平均値で置換した後に、該多階調画像を疑似階調に変換するので、多階調画像の一部がディザマトリックスと干渉して予期しない結果が得られるのを防止することが可能となるという効果を奏する。

上記第２態様の構成によれば、多階調画像に含まれる、周期が３画素の特定パターンが平滑化されるので、多階調画像に含まれる特定パターンが疑似階調変換で消失したり、階調値が２倍になったりするという特有の現象を防止できるという効果を奏する。

上記第３態様の構成によれば、多階調画像に対する１次元走査で特定パターンを検出できるので、処理が簡単であるという効果を奏する。

上記第４態様の構成によれば、平滑化処理が簡単であるという効果を奏する。

上記第５態様の構成によれば、多値画像の再量子化により、ディザマトリックスに類似する特定パターンを容易に検出できるという効果を奏する。

本発明の他の目的、構成及び効果は以下の説明から明らかになる。

本発明の実施例１に係るプリンタドライバ及びその周辺のソフトウェアの構成を示す概略機能ブロック図である。 図１中の特定パターン検出・平滑化部Ｓ２及び疑似階調変換部Ｓ３の処理の概略説明図である。 図１中の特定パターン検出・平滑化部Ｓ２の詳細フローチャートである。 図３の処理の説明図である。 検出された平滑化対象領の画素値平滑化説明図である。 本発明の実施例１に係る画像形成システムのハードウェア構成を示す概略ブロック図である。 本発明の実施例２に係るプリンタドライバ及びその周辺のソフトウェアの構成を示す概略機能ブロック図である。 従来技術の問題点説明図である。

図６は、本発明の実施例１に係る画像形成システムのハードウェア構成を示す概略ブロック図である。

このシステムは、画像形成装置１０と、ホストコンピュータ２０とが、ＬＡＮ３０で結合されている。

ホストコンピュータ２０では、ＣＰＵ２１がインターフェイス２２を介してＰＲＯＭ２３、ＤＲＡＭ２４、ハードディスクドライブ２５、ネットワークインターフェイス２６及び会話型入出力装置２７に結合されている。図６では、簡単化の為に、複数種のインターフェイスを１つのブロック２２で表している。

ＰＲＯＭ２３は、例えばフラッシュメモリであり、ＢＩＯＳが格納されている。ＤＲＡＭ２４は、主記憶装置として用いられる。ハードディスクドライブ２５には、仮想記憶方式のＯＳ（オペレーティングシステム）、プリンタドライバを含む各種ドライバ及びアプリケーション並びにデータが格納されている。ネットワークインターフェイス２６は、ＬＡＮ３０に結合されている。会話型入出力装置２７は、例えばキーボード、ポインティングデバイス及び表示装置を備えている。

図１は、ホストコンピュータ２０に備えられた、本発明の実施例１に係るプリンタドライバ５２及びその周辺のソフトウェアの構成を示す概略機能ブロック図である。

ユーザは、アプリケージョンアプリケーション５０で作成された文書を印刷するために、会話型入出力装置２７を介して印刷指示を与える。これにより、この文書の内容が、ＯＳ５１の描画ライブラリを介して、表示装置及び印刷装置に共通の描画命令に変換され、これがプリンタドライバ５２に供給される。プリンタドライバ５２では、該描画命令が、画像形成装置１０が解釈可能なＰＤＬ（ページ記述言語）で記述された印刷データに変換され、通信部２６Ａを介して、画像形成装置１０に送信される。通信部２６Ａは、図６のネットワークインターフェイス２６と、通信プログラムとを含む構成である。

ＣＰＵ２１は、プリンタドライバ５２中の命令に従って、以下の処理部Ｓ０〜Ｓ３での処理を行う。

（Ｓ０）ＯＳ５１から受け取った描画データを、ＰＤＬのデータに変換する。

（Ｓ１）このＰＤＬデータをビットマップ展開して、多階調画像１００Ｔを生成する。

（Ｓ２）この多階調画像１００Ｔについて、これがディザマトリックス１０１のパターンと干渉して多階調画像１００Ｔの階調値と大きく異なる疑似階調値の擬似階調画像が得られる虞れのある特定パターンを検出し、両値の差が低減するようにこのパターンを平滑化する。

（Ｓ３）この部分的平滑化後の多階調画像を、ディザ法により、擬似階調画像に変換し、さらに、画像形成装置１０が解釈可能なＰＤＬのイメージオブジェクトに変換する。

図２は、特定パターン検出・平滑化部Ｓ２及び疑似階調変換部Ｓ３の処理の概略説明図である。

特定パターン検出・平滑化部Ｓ２は、特定パターン検出部Ｓ２ａと特定パターン平滑化部Ｓ２ｂとからなる。

特定パターン検出部Ｓ２ａは、多階調画像１００Ｔ中に含まれる特定パターンを検出し、平滑化対象領域記憶部１０３Ｔの対応する部分に、パターンが検出されたことを示す情報を書き込む。この特定パターンは、ディザマトリックス１０１のパターンと同一周期、この例では３画素の周期のパターンである。平滑化対象領域記憶部１０３Ｔ中、‘１’はこの特定パターンに含まれる画素であることを示し、‘０’はこれに含まれない画素であることを示す。

特定パターン平滑化部Ｓ２ｂは、平滑化対象領域記憶部１０３Ｔ内の‘１’が連続する領域ごとに、この領域に対応した多階調画像１００Ｔ中の領域内の画素値を平滑化して、多階調画像１００ＴＡを得る。この平滑化は、該領域ごとに平均値を求め、該領域内の各画素値をこの平均値で置換することにより、又は、移動平均フィルタ（平滑化フィルタ）で平滑化することにより行われる。

疑似階調変換部Ｓ３は、加算部Ｓ３ａと比較部Ｓ３ｂとからなる。

加算部Ｓ３ａは、多階調画像１００Ｔを、ディザマトリックス１０１と同一サイズである４×４画素のブロックに分割し、各ブロックの画素値に、ディザマトリックス１０１の対応する要素の値を加算して、加算画像１０２Ｔを生成する。

比較部Ｓ３ｂは、加算画像１０２Ｔ中の各画素値を閾値「１５」と比較して２値化することにより、擬似階調画像１０４Ｔを生成する。

図３は、図１中の特定パターン検出・平滑化部Ｓ２の詳細フローチャートである。図４は、図３の説明図である。

図４（Ａ）に示すように、多階調画像１００Ｔがｘ−ｙ座標系上の点（０，０）と点（ｘmax，ｙmax）を対角点とする矩形領域であるとする。説明の簡単化のため、多階調画像１００Ｔが１６階調であって、画素値の取り得る範囲が０〜１５であるとし、また、ディザマトリックス１０１が図８中のものと同一で、４行４列のベイヤー型マトリックスであるとする。多階調画像１００Ｔの標本点（ｘ，ｙ）での画素値をｃ（ｘ，ｙ）、画素値が取り得る範囲の最大値と最小値の差をｃmax（上記の場合、ｃmax＝１５）と表記する。

図４（Ｂ）は、平滑化対象領域記憶部１０３Ｔを示す。多階調画像１００Ｔの各画素に、平滑化対象領域記憶部１０３Ｔの１ビットが対応している。平滑化対象領域記憶部１０３Ｔ上の位置（ｘ，ｙ）のビットをｄ（ｘ，ｙ）と表記する。平滑化対象領域記憶部１０３Ｔは、初期状態として、ゼロクリアされているとする。

以下のステップＳ２０〜Ｓ２４の処理は特定パターン検出部Ｓ２ａの構成例であり、ステップＳ２５〜２８は特定パターン平滑化部Ｓ２ｂの構成例である。

（Ｓ２０）多階調画像１００Ｔ上の走査点（ｘ，ｙ）に初期値（２，０）を代入する。

（Ｓ２１）以下の条件式を全て満たすか否かを判定する。

ｃ（ｘ，ｙ）＝ｃ（ｘ−２，ｙ）
ｃ（ｘ，ｙ）≠ｃ（ｘ−１，ｙ）
｜ｃ（ｘ，ｙ）−ｃ（ｘ−１，ｙ）｜≠ｃmax
満たす場合にはステップＳ２２へ進み、そうでなければステップＳ２３へ進む。この最後の条件式は、ディザマトリックス１０１と干渉が生じない線領域（ｘ−２，ｙ）〜（ｘ，ｙ）を除外するためのものである。

（Ｓ２２）ステップＳ２１で検出された平滑化対象線領域（ｘ−２，ｙ）〜（ｘ，ｙ）を、平滑化対象領域記憶部１０３Ｔに記憶しておく。すなわち、ｄ（ｘ−２，ｙ）＝‘１’、ｄ（ｘ−１，ｙ）＝‘１’、ｄ（ｘ，ｙ）＝‘１’とする。

（Ｓ２３）走査点（ｘ，ｙ）を更新する。すなわち、ｘを１だけインクリメントし、ｘが最大値ｘmaxを超えた場合には、ｘ＝２とするとともに、ｙを１だけインクリメントする。

（Ｓ２４）ｙ＞ｙmaxであればステップＳ２５へ進み、そうでなければステップＳ２１へ戻る。

（Ｓ２５）ｙに初期値０を代入する。

（Ｓ２６）平滑化対象領域記憶部１０３Ｔ上のｘ方向の線領域（ｙ，０）〜（ｙ，ｘmax）について、‘１’が連続する領域（１連続領域）毎に、多階調画像１００Ｔ上の対応する領域の画素値を、その平均値で置換する。周期性より、この平均値は、１連続領域内の任意の隣合う２画素の値の平均値に等しい。平均値算出において、小数点以下は切り捨てる。

（Ｓ２７）ｙの値を１だけインクリメントする。

（Ｓ２８）ｙ＞ｙmaxであれば図３の処理を終了し、そうでなければステップＳ２６へ戻る。

図５において、多階調画像１００Ｔ１、１００Ｔ２上のハッチングが施された領域は、特定パターン検出部Ｓ２ａで検出された特定パターンを示す。図３の方法によれば、多階調画像上の、点線で示す１行に、図５（Ａ）に示すように同一特定パターン内の２つの線領域が含まれる場合であっても、図５（Ｂ）に示すように互いに異なる特定パターンの線領域が含まれる場合であっても、各１連続線領域内の任意の隣合う２画素の平均値で、該領域の画素値を置換することにより、特定パターンごとの平滑化を正確に行うことができる。

本実施例１によれば、特定パターン検出部Ｓ２ａで、多階調画像１００Ｔに含まれる、画素値が、ディザマトリックス１０１の要素周期を持ち且つ取り得る値の最小値及び最大値を含まない領域を検出し、特定パターン平滑化部Ｓ２ｂで、該領域の画素値を該領域の平均値で置換した後に、多階調画像１００Ｔを疑似階調に変換するので、多階調画像１００Ｔの一部がディザマトリックス１０１と干渉して予期しない結果が得られるのを防止することが可能となるという効果を奏する。

また、多階調画像１００Ｔに含まれる、周期が３画素の特定パターンが平滑化されるので、多階調画像１００Ｔに含まれる特定パターンが疑似階調変換で消失したり、階調値が２倍になったりするという特有の現象を防止できるという効果を奏する。

さらに、多階調画像１００Ｔに対する１次元走査で特定パターンを検出できるので、処理が簡単であるという効果を奏する。

また、特定パターン内の隣り合う２画素の平均値で平滑化処理を行えばよりので、平滑化処理が簡単であるという効果を奏する。

図７は、ホストコンピュータ２０に備えられた、本発明の実施例２に係るプリンタドライバ５２Ａ及びその周辺のソフトウェアの構成を示す概略機能ブロック図である。

この実施例２では、プリンタドライバ５２Ａにおいて、ＰＤＬ変換部Ｓ０の前に、ＯＳ５１から受け取ったパターンのうち、イメージオブジェクトに関してのみ実施例１の場合と同様に、特定パターンの検出及び平滑化を行う。

他の点は実施例１と同一である。

以上において、本発明の好適な実施例を説明したが、本発明には他にも種々の変形例が含まれ、上記複数の実施例で述べた構成要素の他の組み合わせ、各構成要素の機能を実現する他の構成を用いたもの、当業者であればこれらの構成又は機能から想到するであろう他の構成も、本発明に含まれる。

例えば、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理を画像の１行分繰り返す毎に、ステップＳ２６の処理を行う構成であってもよい。この場合、平滑化対象領域記憶部１０３Ｔは１行分でよい。また、この１行をさらに分割した線領域毎に、同様の処理を行う構成であってもよい。

本発明は疑似階調変換部Ｓ３での処理の前に特定パターン検出・平滑化部Ｓ２での処理を行えばよく、画像形成装置１０内に特定パターン検出・平滑化部Ｓ２を備えた構成であってもよい。

また、図３のステップＳ２５の直前でさらに、平滑化対象領域記憶部１０３Ｔ内の１連続領域毎に、多階調画像１００Ｔ内の対応する領域に関し、ｃ（ｘ，ｙ）＝ｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）が成立する領域を検出し、この領域のみ、すなわち波パターンの方向（波数方向）もディザマトリックス１０１のそれと一致する領域のみ、平滑化を行う構成であってもよい。

さらに、ステップＳ２１の条件式を、次の条件式
｜ｃ（ｘ，ｙ）−ｃ（ｘ−２，ｙ）｜≦Δ１
｜ｃ（ｘ，ｙ）−ｃ（ｘ−１，ｙ）｜＞Δ２
｜ｃ（ｘ，ｙ）−ｃ（ｘ−１，ｙ）｜＞Ｃ
に置き換え換え、これら置換後の全条件式を満たすか否かにより、特定パターンに類似しているか否かを判定する構成であってもよい。ここに、Δ１及びＣは正の整数、Δ２は０以上の整数であり、Δ１、Δ２は経験的に定められ、Ｃは、ディザマトリックス１０１と干渉が必ず生じない領域が除外されるように定められる。この場合も、前記同様に、ステップＳ２５の直前で、波パターンの方向もディザマトリックス１０１のそれと略一致する領域のみ、平滑化を行う構成であってもよい。

これら類似及び略一致の判定処理は、多階調画像を再量子化しておくことにより、同一及び一致判定に置き換えることができる。すなわち、多階調画像１００Ｔを再量子化して階調度を低減した後に、上記実施例１と同一処理を行うことにより、実質的に、類似及び略一致の判定処理を達成できる。この構成によれば、ディザマトリックスに類似する特定パターンを容易に検出できるという効果を奏する。

１０ 画像形成装置
２０ ホストコンピュータ
２１ ＣＰＵ
２２ インターフェイス
２３ ＰＲＯＭ
２４ ＤＲＡＭ
２５ ハードディスクドライブ
２６ ネットワークインターフェイス
２６Ａ 通信部
２７ 会話型入出力装置
３０ ネットワーク
５０ アプリケーション
５１ ＯＳ
５２、５２Ａ プリンタドライバ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｔ 多階調画像
１０１ ディザマトリックス
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ 加算画像
１０３Ｔ 平滑化対象領域記憶部
１０４、１０４Ｔ 擬似階調画像
Ｓ０ ＰＤＬ変換部
Ｓ１ ビットマップ展開部
Ｓ２ 特定パターン検出・平滑化部
Ｓ２ａ 特定パターン検出部
Ｓ２ｂ 特定パターン平滑化部
Ｓ３ 疑似階調変換部
Ｓ３ａ 加算部
Ｓ３ｂ 比較部

Claims (6)

1. 多階調画像をディザ法で疑似階調画像に変換する画像処理装置において、この変換の前に該多階調画像を処理する前処理部を有し、該前処理部は、
   該多階調画像に含まれる、画素値の分布が、該ディザ法で用いられるディザマトリックスの要素周期以下の周期を持ち且つ該ディザマトリックスと干渉することが予測される領域を、検出する特定パターン検出部と、
   該領域の画素値を該領域の平均値で置換する特定パターン平滑化部と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 該ディザマトリックスの周期以下の周期は、３画素であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 該領域は、該多階調画像の標本点の座標（ｘ，ｙ）における画素値をｃ（ｘ、ｙ）と表記し、画素値が取り得る範囲の最大値と最小値の差をｃmaxと表記したとき、条件式
   ｃ（ｘ，ｙ）＝ｃ（ｘ−２，ｙ）
   ｃ（ｘ，ｙ）≠ｃ（ｘ−１，ｙ）
   ｜ｃ（ｘ，ｙ）−ｃ（ｘ−１，ｙ）｜≠ｃmax
   を全て満たす座標（ｘ−ｄ，ｙ）から座標（ｘ，ｙ）までの線領域の論理和の領域に等しい、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 該平均値は、該領域内の互いに隣り合う２画素の平均値であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
5. 該特定パターン検出部による処理の前に、第１多値画像としての該多値画像を、より低い階調度の第２多値画像に変換する再量子化部をさらに有し、
   該特定パターン検出部及び該特定パターン平滑化部はそれぞれ、該第２多値画像及び該第１多値画像に対して処理を行う、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の画像処理装置。
6. 多階調画像入力手段と、
   請求項１乃至５のいずれか１つに記載の画像処理装置と、
   該画像処理装置に多階調画像を供給する多階調画像入力手段と、
   該画像処理装置で得られた疑似階調画像を出力する疑似階調画像出力手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

Images